基于压电能量采集供电的电机温度监测系统的研究

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电机被广泛应用于各种工程和机械装置,在人们的生活和生产中起到了重要的作用。温度过高是造成电机损坏甚至发生危险的主要原因之一,监测电机温度对提高电机的使用周期和降低财产损失具有重要意义。本文设计了一种基于压电能量采集供电的电机温度监测系统。压电能量采集电路作为发电模块采集电动机运行过程中产生的振动能,将其转换成稳定的电能给传感器测温放大电路和微控制器(Micro-controller Unit,MCU)组成的温度显示电路供电。其中,传感器测温放大电路采集电动机的温度并转换成电信号。MCU将被放大的电信号处理变换后上传至液晶显示屏并显示电动机当前运行时的温度。首先,为了使发电能力最大化,通过实验研究了影响双晶压电振子发电能力的各项参数,最终选择多片压电振子并联且自由端均带一定质量的质量块的方式组成压电能量采集电路。针对压电能量采集电路低输出功率的特点,本文采用超级电容器对压电能量采集电路产生的电能进行存储。同时,设计了一种低功耗、超低开启电压的能量管理电路完成了3.3V升压功能。最后,采用了超低功耗的MCU组成温度显示电路,完成整体显示功能。本系统最终在实验平台上进行整体电路的测试和各部分电路的测试,实验结果表明:所搭建的压电能量采集电路可以给MCU组成的温度显示电路供电,且延长了超级电容单独供电下系统的工作寿命,并保证了对电动机表面温度的监测。
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